A литий {{0} ion ион батареясылитий ионнарын кире кайтарырга һәм аерырга сәләтле ике материалны куллана торган зарядландырыла торган батарея, тиешенчә, уңай һәм тискәре электродлар. Корылма вакытында уңай электродтагы литий атомнары литий ионнарына һәм ирекле электроннарга ионлашалар.
Аннары бу литий ионнары тискәре электродка күчә һәм андагы ирекле электроннар белән кушылып литий атомнарын барлыкка китерә. Киресенчә, агызу вакытында тискәре электродтагы литий атомнары литий ионнарына һәм ирекле электроннарга кушылалар, аннары уңай электродта рекомбинацияләнәләр, литий атомнары барлыкка киләләр. Шуңа күрә, charge {2} charge агызу циклы дәвамында литий һәрвакыт ион формасында һәм беркайчан да металл литий формасында юк, шуңа күрә бу төр батарея литий {{3} ion ион батареясы дип атала. Төрле конструкцияләргә нигезләнеп, базарда иң еш очрый торган литий {{5} ion батарейкалары - сумка күзәнәкләре, цилиндрик күзәнәкләр һәм төймә күзәнәкләре. Литий {{7} ion ион батарейкаларының уңай электрод материалы, гадәттә, LiCoO2, LiFePO4, LiNiO, LiMnzO2 кебек литий - бай кушылма. Литий {{12} ion ион батарейкаларының тискәре электрод материалы күбесенчә графитка нигезләнгән. Электролитка килгәндә, органик эреткечләрдә эретелгән литий тозларының эремәләре (LiPF6, LiASF6, LiCIO4 кебек) кулланыла. Бу органик эреткечләр этилен карбонат (EC) яки диэтил карбонат (DEC) һ.б. булырга мөмкин. Бу процесс образлы рәвештә түбәндәге диаграммада күрсәтелгәнчә "селкенүче кресло батареясы" итеп сурәтләнә.
Литий ob {0} ion ион батарейкаларын литий кобальт оксиды (LiCoO2) белән уңай электрод һәм графит тискәре электрод итеп алсак, аның электрохимик чагылышы: (-) CI LiPF (EC + DEC) / LiCoO2 (+).
Уңай электрод реакциясе:
Тискәре электрод реакциясе: 5.2
Гомуми реакция: 5.3
Асылда, литий {{0} ion ион батареясын литий {{1} ion ион концентрациясенең аермаларына нигезләнеп эшли торган җайланма итеп карарга мөмкин. Корылма вакытында литий ионнары уңай электрод материалыннан чыгарыла, электролит аша уза һәм тискәре электрод материалына кертелә, тискәре электрод литийы - бай була, ә уңай электрод чагыштырмача литий - начар. Шул ук вакытта, бөтен системаның корылма балансын саклап калу өчен, тиешле электроннар тышкы схема аша углерод - нигезендә тискәре электрод белән тәэмин ителә. Киресенчә, агызу вакытында литий ионнары тискәре электродтан уңай электродка күчә, уңай электрод литий - бай була. Гадәттә, гадәти корылма - агызу циклында, литий ионнары кат-кат углерод материаллары һәм оксидлар арасында кат-кат урнаштырыла һәм чыгарыла. Бу процесс, беренче чиратта, аралар арасындагы үзгәрешләр буларак күрсәтелә һәм материалларның төп кристалл структурасын бозмый. Шуңа күрә, реакциянең кире әйләнеше күзлегеннән караганда, литий {{13} ion ион аккумуляторындагы химик үзгәрешләр бик идеаль кире кайтару процессы булып санала. Литий {{15} ion ион батареясы дүрт төп компоненттан тора: электродлар, электролитлар, сепараторлар һәм корпус. Электродлар литий {{17} ion ион аккумуляторының төп компоненты, актив материаллардан, үткәргеч агентлардан, бәйләүчеләрдән һәм агымдагы коллекторлардан тора. Актив материаллар (яки электрод материаллары) - литий {{19} ion ион батарейкаларындагы электрод материаллары, зарядлау һәм агызу вакытында электрохимик реакцияләр аша электр энергиясен чыгаралар. Алар литий {{21} ion ион батарейкаларының электрохимик эшләвен һәм төп үзенчәлекләрен билгелиләр. Актив материалларга уңай электрод материаллары һәм тискәре электрод материаллары керә. Позитив электрод материаллары, нигездә, LiCoO₂, LiMnO₄, LiNi₁ - x - Co: MnyO₂, LiCo: Ni - O₂, һәм LiFePO₂ кебек чагыштырмача зур потенциалы булган литий металл электродларга караганда порошоклы металл кушылмалар.
Тискәре электрод материалларына углерод материаллары, эретелгән материаллар, металл оксиды материаллары керә. Хәзерге вакытта көчле җайланмаларда киң кулланылган литий {{1} ion ион батарейкалары өчен төп уңай һәм тискәре электрод материаллары LiCoO₂ һәм графит. Моннан тыш, литий {{3} ion ион батарейкаларының практик куллану ихтыяҗларын яхшырак канәгатьләндерү өчен, уңай һәм тискәре электрод материалларының үткәрүчәнлеген яхшырту өчен, электрод ясау вакытында үткәргеч агентлар (мәсәлән, ацетилен кара) кушыла. Гранулалы уңай һәм тискәре электрод материаллары һәм үткәргеч агентлар хәзерге коллекторга нык тотынсын өчен, гадәттә бәйләүче өстәлә. Гомуми бәйләүчеләр нефть - нигезендә һәм су - нигезендә классификацияләнәләр. Нефть - бәйләүчеләргә нигездә поливинилиден фторид (PVDF) һәм политетрафлуоретилен (PTFE) керә, ә су - бәйләүчеләр нигездә карбоксиметил целлюлоза / стирол - бутадиен каучук (CMC / SBR). Агымдагы коллекторның төп функциясе - актив материалдан электроннарны үткәрү һәм токны тигез бүлү, шул ук вакытта актив материалга булышу. Хәзерге коллекционерлар, гадәттә, югары механик көч, яхшы химик тотрыклылык, югары үткәрүчәнлек булырга тиеш. Позитив электрод өчен хәзерге коллектор - алюминий фольга, ә тискәре электрод өчен хәзерге коллектор - бакыр фольга.
Электролитның роле - уңай һәм тискәре электродлар арасында литий ионнарын үткәрү. Электролитны сайлау күбесенчә батарейканың эш принцибын билгели һәм аның махсус энергиясенә, куркынычсызлык күрсәткечләренә, цикл эшенә, ставкалар җитештерүчәнлегенә, түбән - температурасына, саклау эшенә тәэсир итә. Хәзерге вакытта коммерцияле литий {{3} ion ион батарейкалары, нигездә, organic- булмаган электролит системаларын кулланалар, алар органик эреткечләр һәм үткәргеч литий тозларын үз эченә ала. Органик эретүче - электролитның төп компоненты һәм аның эшләве белән тыгыз бәйләнгән; ул гадәттә этилен карбонат, пропилен карбонат, диметил карбонат һәм метил этил карбонат кебек органик эреткечләр катнашмасы. Conductткәргеч литий тозы уңай һәм тискәре электродлар арасында ташылган һәм органик булмаган яки органик анионнар һәм литий ионнарыннан торган литий ионнарын тәэмин итә. Хәзерге вакытта коммерциядә булган төп үткәргеч литий тозы LiPF6. Яңа чорда, литий {9} ion ион батарейкаларының электрохимик эшләвен яхшырту һәм кайбер махсус функцияләргә ирешү өчен, электролитка ялкын сүндерүчеләр кебек функциональ өстәмәләр өстәлә.
Литий {{0} ion ион батарея дизайнында, сепаратор уңай һәм тискәре электродлар арасында урнашкан, һәм аның төп функциясе - ике электрод арасында туры элемтәне булдырмау, шулай итеп кыска схемалардан саклану. Шул ук вакытта, бу материалның уникаль микропороз структурасы литий ионнарын иркен үтәргә мөмкинлек бирә. Сепаратор батарейканы саклау сыйфаты, цикл гомере һәм гомуми куркынычсызлыкта мөһим роль уйный; Шуңа күрә, югары - сыйфатлы сепаратор куллану батарейканың гомуми электрохимик эшләвен сизелерлек яхшырта ала. Хәзерге вакытта базарда иң киң кулланылган сепаратор төрләре - полиолефиннардан ясалган югары - көчле фильмнар, шул исәптән полипропилен һәм полиэтиленнан ясалган күзәнәк продуктлар, шулай ук пропилен һәм этилен кополимеризациясе яки полиэтилен гомополимер куллану белән җитештерелгән продуктлар. Литий {{8} ion ион аккумуляторында - су эреткечләрен куллану түбән литий {{9} ion ион үткәрүчәнлегенә китерә, шулай итеп зур электрод мәйданын таләп итә. Моннан тыш, батарея җыю вакытында спираль - яралы структураны куллану, батареяның эшләве электродларның үзләренә генә түгел, батарея җитештерүдә кулланылган бәйләүчеләргә дә бәйле дигән сүз. Бу бәйләүчеләр электрод ясау вакытында актив материалларның бердәмлеген һәм куркынычсызлыгын тәэмин итәргә, актив материалларны хәзерге коллектор белән бәйләргә, графит анодында саклагыч SEI (каты - клектролит интерфаза) пленкасын формалаштырырга, киптерү вакытында җитәрлек җылылык тотрыклылыгын сакларга һәм электролит белән эффектив дымланырга тиеш.
Тышкы корпус - литий {{0} ion ион аккумуляторы. Гадәттә кулланыла торган казыкларга корыч казыклар, алюминий казыклар, һәм алюминий - пластик композит казыклар керә. Гадәттә, корпус югары һәм түбән температураның үзгәрүенә һәм электролит коррозиясенә каршы торырга тиеш.